- Darlington Transistor Pair and its Configuration:
- Darlington Transistor Pair Current Gain Calculation:
- Darlington Transistor Eksempel:
- Darlington Transistor Søknad:
- Hva er en identisk Darlington-transistor?
- Darlington Transistor IC:
- Bytte motor ved hjelp av ULN2003 IC:
Darlington transistor ble oppfunnet i 1953 av en amerikansk elektroingeniør og oppfinner, Sidney Darlington.
Darlington transistor bruker to standard BJT (Bi-polar junction transistor) transistorer som er koblet sammen. Darlington-transistor koblet til i en konfigurasjon der en av transistorens emitter gir forspent strøm til den andre transistorens base.
Darlington Transistor Pair and its Configuration:
Hvis vi ser Darlington Transistors symbol, kan vi tydelig se hvordan to transistorer er koblet sammen. På bildene nedenfor vises to typer Darlington-transistor. På venstre side er det NPN Darlington og på den andre siden er det PNP Darlington. Vi kan se at NPN Darlington består av to NPN-transistorer, og PNP Darlington består av to PNP-transistorer. Den første transistorens emitter er direkte koblet over basen til en annen transistor, også samleren til de to transistorene er koblet sammen. Denne konfigurasjonen brukes for både NPN og PNP Darlington transistorer. I denne konfigurasjonen produserer paret eller Darlington-transistoren mye høyere forsterkning og store forsterkningsegenskaper.
En normal BJT-transistor (NPN eller PNP) kan operere mellom to tilstander, PÅ og AV. Vi må gi strøm til basen som styrer samlerstrømmen. Når vi gir nok strøm til basen, går BJT inn i metningsmodus og strømmen strømmer fra kollektor til emitter. Denne samlerstrømmen er direkte proporsjonal med grunnstrømmen. Forholdet mellom grunnstrøm og kollektorstrøm kalles transistorens strømforsterkning som betegnes som Beta (β). I typisk BJT-transistor er strømforsterkningen begrenset avhengig av transistorspesifikasjonen. Men i noen tilfeller trenger applikasjonen mer nåværende gevinst som en enkelt BJT-transistor ikke kunne gi. DeDarlington-paret er perfekt for applikasjoner der det er behov for høy strømforsterkning.
Tverrkonfigurasjon:
Imidlertid bruker konfigurasjonen vist i bildet ovenfor to PNP eller to NPN, det er andre Darlington-konfigurasjoner eller krysskonfigurasjonen er også tilgjengelig, der en PNP brukes med NPN, eller en NPN brukes med PNP. Denne typen krysskonfigurasjon kalles Sziklai Darlington-parkonfigurasjon eller Push-Pull- konfigurasjon.
På bildet ovenfor vises Sziklai Darlington- parene. Denne konfigurasjonen produserer mindre varme og har fordeler med hensyn til responstid. Vi vil diskutere om det senere. Den brukes til klasse AB-forsterker eller der det trengs Push-Pull-topologier.
Her er noen få prosjekter der vi brukte Darlington Transistors:
- Genererer toner ved å trykke på fingrene ved hjelp av Arduino
- Enkel løgnedetektorkrets ved hjelp av transistorer
- Langstrakt IR-senderkrets
- Line Follower Robot ved hjelp av Arduino
Darlington Transistor Pair Current Gain Calculation:
I bildet nedenfor kan vi se to PNP- eller to NPN-transistorer er koblet sammen.
Den samlede nåværende gevinsten til Darlington-paret vil være-
Strømforsterkning (hFE) = Første transistorforsterkning (hFE 1) * Andre transistorforsterkning (hFE 2)
I bildet ovenfor opprettet to NPN-transistorer en NPN Darlington-konfigurasjon. De to NPN-transistorene T1 og T2 er koblet sammen i en rekkefølge der T1 og T2s samlere er koblet sammen. Den første transistor T1 å gi den nødvendige basisstrøm (IB2) til den annen transistor T2 basis. Så, basestrømmen IB1, som styrer T1, styrer strømmen ved T2- basen.
Så den totale strømforsterkningen (β) oppnås når kollektorstrømmen er
β * IB som hFE = fFE 1 * hFE 2
Når to transistorsamlere er koblet sammen, er total kollektorstrøm (IC) = IC1 + IC2
Nå som diskutert ovenfor, får vi samlerstrømmen β * IB 1
I denne situasjonen er den nåværende gevinsten enhet eller større enn en.
La oss se hvordan den nåværende forsterkningen er multiplikasjonen av de to transistorens nåværende forsterkninger.
IB2 styres av emitterstrømmen til T1, som er IE1. IE1 er direkte koblet over T2. Så, IB2 og IE1 er de samme.
IB2 = IE1.
Vi kan endre dette forholdet videre med
IC 1 + IB 1
Endring av IC1 som vi gjorde tidligere, får vi
β 1 IB 1 + IB 1 IB 1 (β 1 + 1)
Nå som tidligere har vi sett det
IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 2 As, IB2 eller IE2 = IB1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 (β1 + 1) IC = β 1 IB 1 + β 2 IB 1 β 1 + β 2 IB 1 IC = { β 1 + (β 1 + β 2) + β 2 }
Så, den totale samlerstrømmen IC er en kombinasjonsgevinst av individuelle transistors gevinst.
Darlington Transistor Eksempel:
En 60W belastning med 15V inngangsspenning må byttes ved hjelp av to NPN-transistorer, noe som skaper et Darlington-par. Den første transistorforsterkningen vil være 30 og den andre transistorforsterkningen vil være 95. Vi beregner grunnstrømmen for å bytte last.
Som vi vet, vil belastningsstrømmen være når strømmen blir slått på. I henhold til kraftloven vil samlerstrømmen (IC) eller belastningsstrømmen (IL) være
I L = I C = Effekt / spenning = 60/15 = 4 ampere
Da basestrømforsterkningen for den første transistoren vil være 30 og for den andre transistoren vil være 95 (β1 = 30 og β2 = 95), kan vi beregne basestrømmen med følgende ligning -
Så hvis vi bruker 1,3 mA strøm over den første transistorbasen, vil belastningen slå på " ON ", og hvis vi bruker 0 mA strøm eller jordet basen, blir belastningen slått " AV ".
Darlington Transistor Søknad:
Anvendelsen av Darlington-transistor er den samme som normal BJT-transistor.
I bildet ovenfor brukes NPN Darlington-transistoren for å bytte lasten. Lasten kan være alt fra induktiv eller resistiv belastning. Basemotstanden R1 forsyner basestrømmen til NPN Darlington-transistoren. R2-motstanden skal begrense strømmen til belastningen. Det er aktuelt for spesifikke belastninger som trenger strømbegrensning i stabil drift. Som eksemplet antyder at grunnstrømmen kreves veldig lav, kan den enkelt byttes fra Microcontroller eller Digital logics-enheter. Men når Darlington-paret er i mettet område eller helt i tilstand, er det spenningsfall over basen og emitteren. Det er en største ulempe for et Darlington-par. Spenningsfallet varierer fra.3V til 1.2v. På grunn av dette spenningsfallet blir Darlington-transistoren varmere når den er i full på-modus og leverer strøm til lasten. På grunn av konfigurasjonen er den andre motstanden slått på av den første motstanden, og Darlington Transistor produserer langsommere responstid. I slike tilfeller gir Sziklai-konfigurasjon fordel over responstid og termisk ytelse.
En populær NPN Darlington-transistor er BC517.
I henhold til databladet til BC517, gir grafen ovenfor likestrømforsterkning på BC517. Tre kurver fra henholdsvis lavere og høyere gir informasjon om omgivelsestemperaturen. Hvis vi ser 25 graders omgivelsestemperaturkurve, er DC-strømforsterkningen maksimal når kollektorstrømmen er rundt 150mA.
Hva er en identisk Darlington-transistor?
Identisk Darlington Transistor har to identiske par med nøyaktig samme spesifikasjon med samme strømforsterkning for hver enkelt. Det betyr at den nåværende forsterkningen til den første transistoren β1 er den samme som den andre transistorens strømforsterkning β2.
Ved å bruke samlerstrømformelen vil den nåværende forsterkningen til den identiske transistoren være-
IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 2} * IB} IC = {{ β 1 + (β2 * β1) + β 1} * IB} β 2 = IB / IC
Den nåværende gevinsten vil være mye høyere. NPN Darlington par eksempler er TIP120, TIP121, TIP122, BC517 og PNP Darlington par eksempler er BC516, BC878 og TIP125.
Darlington Transistor IC:
Med Darlington-paret kan brukerne kjøre flere strømapplikasjoner med få milliampere strømkilder fra mikrokontroller eller kilder med lav strøm.
ULN2003 er en brikke som er mye brukt i elektronikk som gir Darlington-arrays med høy strøm og syv utganger med åpen kollektor. ULN-familien består av ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A, tre forskjellige varianter i flere pakkealternativer. Den ULN2003 er mye brukt variant i ULN serie. Denne enheten inkluderer undertrykkelsesdioder inne i den integrerte kretsen, som er en ekstra funksjon for å drive induktiv belastning ved hjelp av denne.
Dette er den interne strukturen til ULN2003 IC. Det er 16- pin dip-pakke. Som vi kan se, er inngangs- og utgangspinnen nøyaktig motsatt, på grunn av det er det lettere å koble til IC og gjøre PCB-designet mer forenklet.
Det er syv åpne samlerpinner tilgjengelig. En ekstra stift er også tilgjengelig som er nyttig for induktiv belastningsrelatert applikasjon. Det kan være motorer, solenoider, releer, som trenger frihjulsdioder, vi kan opprette forbindelsen ved hjelp av den stiften.
Inngangspinnene er kompatible for bruk med TTL eller CMOS, på den andre siden er utgangspinnene i stand til å synke høye strømmer. I henhold til databladet er Darlington-parene i stand til å synke 500mA strøm og tåler 600mA toppstrøm.
I det øvre bildet vises den faktiske forbindelsen til Darlington-matrisen for hver driver. Den brukes i syv drivere, hver driver består av denne kretsen.
Når inngangspinnene til ULN2003, fra pinne 1 til pinne 7, er utstyrt med høy, vil utgangen være lav og den vil synke strøm gjennom den. Og når vi gir Low in input pin, vil utgangen være i høy impedans, og den vil ikke synke strøm. Den tappen 9 er brukt for friløpsdiode; den skal alltid være koblet til VCC når du bytter induktiv belastning ved bruk av ULN- serien. Vi kan også kjøre mer nåværende applikasjoner ved å parallellisere to par innganger og utganger, som om vi kan koble pin 1 med pin 2 og på den annen side kan koble pin 16 og 15 og parallelle to Darlington-par for å kjøre høyere strømbelastninger.
ULN2003 brukes også til å kjøre trinnmotorer med mikrokontroller.
Bytte motor ved hjelp av ULN2003 IC:
I denne videoen er motoren koblet over en åpen kollektorutgangsstift, derimot gir vi inngangen, og vi gir omtrent 500nA (.5mA) strøm og styrer 380mA strøm over motoren. Slik kan liten mengde basestrøm styre mye høyere kollektorstrøm i Darlington Transistor.
Når motoren brukes, er også pinnen 9 koblet over VCC for å gi frihjulsbeskyttelse.
Motstanden gir lav opptrekk, noe som gjør inngangen LAV når det ikke kommer strøm fra kilden, noe som gjør at utgangen er høyimpedans som stopper motoren. Det motsatte vil skje når ytterligere strøm påføres over inngangspinnen.